低透气性煤层深孔控制预裂爆破强化抽采技术研究

摘要

深孔控制预裂爆破技术是近年发展起来的一种提高煤层透气性、强化瓦斯抽采的措施。该项措施的出现不仅为解决低透性煤层的瓦斯抽采率低下技术难题提供了一条新的途径,而且还对煤与瓦斯突出的防治、确保实现煤矿安全、高效生产目标具有重要的意义。
　　本文主要在煤层瓦斯基本理论和深孔控制预裂爆破机理的基础上,详细探讨和分析了深孔控制预裂爆破的特点及煤体内部炸药的爆炸及作用过程;根据爆破力学、弹性力学等理论知识,对深孔控制预裂爆破技术进行了研究,初步确定了煤体中的爆破参数。运用RFPA-Flow固气耦合系统,建立了深孔控制预裂爆破的数学模型,借助RFPA2D数值模拟软件进行模拟和分析,对爆破孔周围煤体的破裂情况以及煤体应力场、声发射场、弹性模量场的变化规律进行研究。并结合河南煤化集团鹤煤八矿的历史资料,确定一组适合该矿工作面的最优参数并进行现场试验。
　　试验结果表明:这项技术可以明显的提高钻孔周围煤体的裂隙发育程度,使煤体透气性系数得到增加,从而增大钻孔的有效抽采半径,达到提高煤层瓦斯抽采量和抽采率的目的。该项措施使得穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯的时间大大缩短了;还降低了煤层瓦斯含量,消除了煤与瓦斯突出的危险性,有效地解决了采掘过程中工作面瓦斯超限与瓦斯突出的问题,是一项非常具有推广价值的技术。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及存在的问题

1.4 研究特色

2 深孔控制预裂爆破增透理论分析

2.1 技术原理与特点

2.2 爆炸应力波作用

2.3 爆生气体作用及贯通裂隙形成条件

2.4 煤层瓦斯压力作用

2.5 控制孔的作用

2.6 本章小结

3 深孔控制预裂爆破增透技术研究

3.1 试验地点概况

3.2 现场试验所需设备及材料

3.3 预裂爆破参数设计

3.4 煤层透气性系数测定

3.5 深孔控制预裂爆破安全技术措施

3.6 本章小结

4 深孔控制预裂爆破技术数值模拟

4.1 RFPA2D软件概述

4.2 深孔控制预裂爆破数值模拟

4.3 深孔控制预裂爆破数值模拟结果及分析

4.4 本章小结

5 现场应用及效果研究

5.1 深孔控制预裂爆破参数优化

5.2 现场应用情况

5.3 预裂爆破试验效果考察

5.4 本章小结

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

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